كيفية تقليل استهلاك الطاقة لمصابيح الشارع LED بشكل فعّال؟

قلّص فاتورتك الخاصة بمصابيح شارع الليد إلى النصف دون إطفاء أي مصباح

بلدية تُشغِّل ٥٠٠٠ وحدة إضاءة شارعية ليد بقدرة ١٠٠ واط لكل وحدة، تعمل لمدة ١٢ ساعة يوميًّا وبسعر ٠٫١٢ دولار أمريكي لكل كيلوواط·ساعة، وتُنفق ما يقارب ٢٦٢٨٠٠ دولار أمريكي سنويًّا على كهرباء الإضاءة العامة. أما الهدر في الطاقة فلا يكمن في تقنية مصابيح الليد — إذ إنها أكفأ بنسبة ٥٠–٦٠٪ مقارنةً بمصابيح البخار المعدني عالية الضغط التي استبدلتْها. بل يكمن الهدر في استراتيجية التحكُّم: إذ تُضاء المصابيح بكامل شدتها لمدة ١٢ ساعة متواصلة، مع أنَّ ٧ ساعات من هذه المدة تتطلَّب فقط ٣٠–٥٠٪ من الإضاءة للحفاظ على معايير السلامة.

يمكن لثلاث استراتيجيات لتقليل استهلاك الطاقة خفض استهلاك مصابيح الشوارع LED بنسبة ٣٠–٥٠٪ مقارنةً بالسطوع الكامل. وتتم برمجة التعتيم حسب الجدول الزمني بحيث يُخفض سائق المصابيح LED الإخراج إلى ٤٠–٥٠٪ خلال فترات انخفاض الحركة المرورية (عادةً من الساعة ١١ ليلاً حتى الساعة ٥ صباحاً)، مستفيداً من قدرة التعتيم المدمجة في مصابيح الشوارع LED — حيث تدعم معظم سواقات LED بروتوكولات التعتيم ٠–١٠ فولت أو DALI بشكل أصلي، دون الحاجة إلى أي أجهزة إضافية. أما التفعيل بواسطة مستشعر الحركة — باستخدام مستشعرات رادار الميكروويف المدمجة في هيكل مصباح الشارع LED — فيكشف عن المركبات القادمة ويرفع السطوع من مستوى انتظار ٢٠٪ إلى ١٠٠٪ طوال فترة المرور، ثم يعود إلى وضع الانتظار، ما يحقق وفورات في استهلاك الطاقة بنسبة ٦٠–٧٠٪ على الطرق ذات الحركة المرورية المنخفضة. أما نظام الهجين الشمسي-الشبكي — الذي يجمع بين الألواح الكهروضوئية وتخزين البطاريات مع الاتصال بالشبكة — فيُفضّل استخدام الطاقة الشمسية، ويستمد الطاقة من الشبكة فقط عند نفاد احتياطي البطارية، ما يقلل استهلاك الطاقة من الشبكة بنسبة ٤٠–٨٠٪. وتقدّم شركة HAIROLUX، التي تمتلك خبرة تزيد على ١٣ عاماً في مجال إضاءة الخارج LED، ومجموعة منتجات تشمل مصابيح الشوارع الذكية LED مع الإدارة عن بُعد عبر إنترنت الأشياء (IoT)، ومصابيح الشوارع LED الشمسية المدمجة مع أنظمة تخزين البطاريات من نوع LiFePO₄، وأنظمة الهجين الشمسي-الشبكي، جميع هذه الاستراتيجيات الثلاث.

سؤال سلامة التعتيم

معايير إضاءة الطرق — مثل معيار IES RP-8 في أمريكا الشمالية ومعيار EN 13201 في أوروبا — تحدد مستويات الإضاءة المُحافظ عليها الدنيا استنادًا إلى تصنيف الطريق وحجم حركة المرور، وليس إلى شدة إضاءة ثابتة واحدة. فقد تتطلب طريق جمعية ١٢ لوكس كمتوسط خلال ساعات الذروة، بينما قد تحتاج فقط إلى ٤–٦ لوكس خلال فترات انخفاض حركة المرور ليلاً، لأن المستويات الموصى بها في المعيار تتناسب طرديًّا مع حجم حركة المرور. وبذلك فإن مصباح الشارع LED المُعتم عند ٤٠٪ من إنتاجه والذي يولِّد ٦ لوكس على طريق ذي حركة مرورية منخفضة في الساعة ٣ صباحًا يحقِّق متطلبات المعيار تمامًا — وفي حالات عديدة، يوفِّر مصباح LED المُعتم نسب توزيع إضاءة أكثر انتظامًا مقارنةً بمصابيح الهالوجين الصوديوم عالية الضغط (HPS) التي حلَّ محلها، وذلك بسبب قدرة بصريات LED الفائقة على التحكم في توزيع الضوء.

تطبيق عملي: تنفيذ نظام ذكي للتعتيم في مدينة جنوب شرق آسيوية

مدينة متوسطة الحجم في الفلبين نصبت ٣٢٠٠ وحدة إضاءة شارعية ليد ذكية من طراز هايرولكس، مزوَّدة بوحدات تحكُّم إنترنت الأشياء المدمجة، وبرمجة جدول تعتيم ثلاثي المراحل: إخراج بنسبة ١٠٠٪ من الساعة ٦ مساءً إلى ١٠ مساءً (أوقات الذروة المرورية)، و٦٠٪ من الساعة ١٠ مساءً إلى منتصف الليل، و٤٠٪ من منتصف الليل إلى الساعة ٥ صباحًا. وأدى هذا الجدول إلى خفض استهلاك الكهرباء للإضاءة الشارعية الليد في المدينة بنسبة ٣٨٪ — من نحو ١٤٠٠ ميغاواط ساعة سنويًّا إلى ٨٦٨ ميغاواط ساعة — ما حقَّق وفورات تقدَّر بـ ٦٧٠٠٠ دولار أمريكي سنويًّا. ولم تتلقَّ المدينة أي شكاوى بشأن ضعف الإضاءة خلال فترات التعتيم؛ إذ حافظت وحدات الإضاءة الشارعية الليد المصمَّمة بصريًّا من هايرولكس على توزيع منتظم للضوء حتى عند انخفاض الإخراج، مما جعل الانخفاض في الإضاءة متناسقًا وبصريًّا غير ملحوظ.

المسارات التكنولوجية الثلاثة بالتفصيل

تُعَدُّ التعتيم المجدول زمنيًّا أكثر استراتيجيات خفض استهلاك الطاقة في مصابيح الشارع LED انتشارًا، لأنها تتطلّب أقل قدر ممكن من المعدات الإضافية. ويتم التحكم في شدة الإضاءة عبر سائق LED قابل للبرمجة ومزوّد بساعة رقمية داخلية، يُفعِّل تلقائيًّا مستويات السطوع المُعدَّة مسبقًا عند الأوقات المحددة، دون الحاجة إلى اتصال بشبكة. وتشمل محركات مصابيح الشارع LED القياسية من هايرولكس هذه الوظيفة التعتيمية، ويمكن تهيئتها أثناء التركيب لتتوافق مع أوقات شروق الشمس/غروبها المحلية وأنماط حركة المرور. أما تفعيل الاستشعار بالحركة فيضيف مستشعر راداري فرديًّا لكل وحدة إضاءة، يكشف عن الحركة القادمة، وهو ما يفيد في الطرق ذات الحركة المرورية المنخفضة حيث تمرّ المركبات نادرًا؛ إذ تقضي مصباح الشارع LED معظم الليل في وضع الاستعداد عند ٢٠٪ من السطوع، وتزداد شدّته تدريجيًّا إلى ١٠٠٪ فقط عند الحاجة، مما يحقّق أعلى نسبة توفير طاقة بين جميع الاستراتيجيات الفردية. أما أنظمة الطاقة الهجينة الشمسية-الشبكيّة فهي الأعلى تكلفة رأسمالية، لكنها الأقل تكلفة تشغيلية: وتتكوّن من لوحة شمسية وبطارية ليثيوم حديد فوسفات (LiFePO₄) مدمجة مع اتصال بالشبكة، وتدار بواسطة وحدة تحكّم ذكية تعطي الأولوية لاستخدام الطاقة الشمسية المخزَّنة، وتلجأ إلى استهلاك الطاقة من الشبكة فقط عندما تنخفض احتياطيات البطارية إلى أقل من ٢٠٪. ويشمل مجموعات مصابيح الشارع LED الذكية من هايرولكس الخيارات الثلاثة جميعها، ما يتيح تحسين كفاءة استهلاك الطاقة وفق متطلبات كل مشروع على حدة، بدلًا من اعتماد نهج واحد يناسب الجميع.

الأسئلة الشائعة

كم يمكن أن يقلل التعتيم الذكي من تكاليف طاقة مصابيح الشارع الليد؟

يقلل التعتيم المجدول زمنياً عادةً من استهلاك الطاقة بنسبة ٣٠–٤٠٪. أما التفعيل بواسطة حساس الحركة على الطرق ذات الحركة المرورية المنخفضة فيحقّق وفورات تتراوح بين ٥٠–٧٠٪. وتقلل أنظمة مصابيح الشارع الليد الهجينة الشمسية-الشبكة الكهربائية استهلاك الكهرباء من الشبكة بنسبة ٤٠–٨٠٪، وذلك حسب شدة الإشعاع الشمسي. وتدعم أنظمة مصابيح الشارع الليد الذكية من شركة هايرولكس جميع هذه الاستراتيجيات الثلاث عبر وحدات تحكّم مزودة بتقنية الإنترنت للأشياء (IoT).

ما هو مصباح الشارع الليد الهجين الشمسي-الشبكة الكهربائية؟

مصباح الشارع الليد الهجين الشمسي-الشبكة الكهربائية يجمع بين لوحة شمسية وبطارية واتصال بالشبكة الكهربائية. فخلال الفترات المشمسة، يعمل مصباح الشارع الليد بالكامل على الطاقة الشمسية المخزَّنة. أما خلال الفترات الماطرة أو الغائمة الطويلة، فيتحول النظام تلقائياً إلى مصدر الطاقة من الشبكة الكهربائية. وتقدّم شركة هايرولكس مصابيح شارع ليدي شمسية من النوع المنفصل مزوّدة ببطاريات ليثيوم حديد فوسفات (LiFePO₄) ووحدات تحكّم هجينة ذكية.

هل تظل مصابيح الشارع الليد المُعتمَة تفي بمعايير السلامة المرورية؟

نعم — عندما يتم معايرة التعتيم وفقًا لحد الإضاءة الأدنى المطلوب حسب تصنيف الطريق أثناء ساعات الذروة المنخفضة. وتحدد معايير IES RP-8 وEN 13201 قيم الإضاءة التي تزداد تناسبيًّا مع حجم حركة المرور. وتُثبت محاكاة الإضاءة باستخدام برنامج Dialux من شركة HAIROLUX الامتثال للمعايير عند كل مستوى من مستويات التعتيم.

ما المدة الزمنية اللازمة لاسترداد التكلفة في أنظمة التحكم الذكية لمصابيح الشارع LED؟

تزيد أنظمة التحكم الذكية عادةً التكلفة الإجمالية للمشروع بمقدار ٤٠–٨٠ لكل وحدة إضاءة، وتسترد هذه التكلفة خلال ١٫٥–٣ سنوات بفضل وفورات الطاقة وحدها، وتقل المدة أكثر عند احتساب وفورات الصيانة الناتجة عن كشف الأعطال عن بُعد. ويتيح نظام المدينة الذكية من HAIROLUX القائم على تقنيتي LoRa/NEMA التعتيم عن بُعد وإرسال تنبيهات بالأعطال.

هل يمكن تركيب أنظمة التحكم بالتعتيم على مصابيح الشارع LED الحالية؟

نعم — شريطة أن تكون مصابيح الشارع LED الحالية مزودة بمحرك قابل للتعتيم يدعم واجهة ٠–١٠ فولت أو DALI. ويتضمن التركيب اللاحق تركيب وحدة تحكم تتصل بمدخل التعتيم الخاص بالمحرك. وتوفِّر شركة HAIROLUX حلول وحدات تحكم مناسبة للتركيب اللاحق على وحدات الإضاءة المتوافقة.

كيف تعمل أجهزة استشعار الحركة في مصابيح الشارع الليد؟

تكتشف أجهزة استشعار الرادار الميكروويفية الأجسام المتحركة ضمن مدى يتراوح بين ٦ و١٥ متراً، وتُرسل إشارةً إلى مشغّل الليد لزيادة الإخراج من وضع الاستعداد (١٠–٢٠٪) إلى السطوع الكامل. ويعود مصباح شارع الليد إلى وضع الاستعداد بعد مرور ٣٠–٦٠ ثانية على خروج الجسم من مدى الاستشعار. أما أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء السلبية (PIR) فتكتشف بصمات الحرارة بدلًا من الحركة.